所以现在我读了《 ARM Cortex-M3 / M4权威指南》，无法理解为什么16位指令不能访问高通用寄存器R8-R12。
它说实际上只有很少的人可以访问这些寄存器，但大多数情况下不能。
答案 0 :(得分：5)
16位表示机器代码指令只有16位用于编码信息。 8个寄存器占用3位进行编码。 12个寄存器需要4位编码。然后，我们需要用于操作码和其他选项的空间，这意味着多余的位可能太多了。
答案 1 :(得分：5)
对8个寄存器的地址进行编码需要3位。编码12个寄存器的地址需要4位。
如果有一个3寄存器指令，则需要12位来对3个寄存器进行编码，而该指令只剩下4位。您最多只能有16条指令。
答案 2 :(得分：1)
有关这些核心的唯一实际权威指南是arm文档。在阅读其他内容或学习指令集之前，您需要拥有文档；在这种情况下，请参阅《 ARMV7-m的ARM体系结构参考手册》以及cortex-m3或cortex-m4技术参考手册。如果您的书中有这样的陈述，但又没有解释，那肯定不是很确定。
从技术上讲这是可能的，但是会占用很多空间，并且可能无法达到尝试16位指令的目的（这并不意味着16位处理器或寄存器或类似的东西，这些指令本身就是16位）。如果您查看编译的代码以及编译器的工作方式，那么生成的大量代码将使用较低的寄存器，也可以将其制成。因此，这是指令集丰富程度与指令数量之间的权衡，这与您有多少寄存器无关。
寄存器的大小无关紧要，寄存器的数目才是重要的。以例如
add r1,r2,r3
您必须在某个地方对哪个寄存器进行编码。当然，注释是针对旧的/原始的16位指令，而不是thumb2扩展。
因此，您需要一种模式，自然会：
000 r0
001 r1
010 r2
011 r3
100 r4
101 r5
110 r6
111 r7
如果将自己限制为8个寄存器，则每个寄存器仅需要三个位来描述每个字段使用哪个寄存器。
如果要在指令中使用16个寄存器，则需要4位：
0000 r0
0001 r1
0010 r2
....
0111 r7
1000 r8
1001 r9
....
1110 r14
1111 r15
如果您的指令集中需要32个寄存器（通常不是ARM thumb），则需要5位：
00000 r0
00001 r1
10000 r16
11111 r31
注意
2 to the power 0 is 1
2 to the power 1 is 2
2 to the power 2 is 4
2 to the power 3 is 8
2 to the power 4 is 16
2 to the power 5 is 32
2 to the power 16 is 65536
以此类推。
如果要描述8个事物，则需要3位。如果要描述16个事物，则需要4位。
16位表示潜在65536个唯一指令。 ARM的文档很好地展示了如何布置其指令集，与之相比，MIPS倾向于最大化指令的数量和可能的功能，而MIPS则首先倾向于简化解码逻辑，其次是功能（设计权衡）。
例如，跳过指令的前6位是操作码
00xxxx shift, add, subtract, move, and compare
010000 data processing instructions
010001 special data
01001x ...
，依此类推。以各种方式显示，具体取决于您下载的ARM ARM。
他们不必执行任何三个寄存器指令，但他们选择了。如果这些指令为每个操作数支持r0到r15，则意味着需要12位，剩下的4位用于编码，包括其中的一个或多个以指示此类指令，其余的用于指示哪个操作数，则您可能至少要擦除一个一半可能的指令（一位专门用于指示这是否是三个寄存器指令）留下7种可能的操作，或者四分之一的指令空间（两位）留下2位来选择哪个操作数使其功能不太丰富。相反，他们实际上所做的是占用指令空间的1/4，但为操作数和/或其他功能（立即等）保留了至少5位。
所以添加的T1编码是
0001100mmmnnnddd
前两位指示这是哪一组指令，如果您看，您会发现第10位指示立即数或寄存器mmm位是寄存器还是0到7之间的立即数，程序员常常想将其增加1或2或一些较小的数字，并必须强制执行指令并烧写寄存器以放入该较小的数字，而在消耗一些指令空间方面需要权衡。
无论如何，您在这里都看到此指令编码的rm，rn和rd寄存器有3位。 （添加rd，rn，rm），并表明r0-r7对于任何这些字段都是可能的。
为了使它更完整，有一个mov high寄存器指令，它允许您移动高/低，低/高或高/高，技术上是低/低，但是他们更喜欢您使用记录的不同编码。其中之一可以与上述三个寄存器相关的rd，rn，＃0相加。这就是您看到的gnu汇编器所做的
.thumb
mov r1,r2
mov r10,r2
mov r1,r11
mov r10,r11
00000000 <.text>:
0: 1c11 adds r1, r2, #0
2: 4692 mov r10, r2
4: 4659 mov r1, r11
6: 46da mov r10, r11
要点是，有一种方法可以从高位寄存器中移出，这比从堆栈中移出或移出堆栈的速度快（没有内存周期），因此编译器仍可以选择使用一个或一些高位寄存器（了解push / pop由于明显的原因而被限制使用（请阅读文档），因此保存和恢复它们存在一定的成本，这是一个折衷方案。）
因此，您应该坚持使用实际的权威指南，而不是声称的事物。
除非那时碰巧在大脑/多维数据集/办公室/会议室中，否则设计师几乎不会在任何地方找到一件事，设计者实施了指令集或特定的指令是“为什么？他们做到了吗？ （为什么没有三个寄存器和，或，或，等等）因此，尽管有其他答案，评论和上述内容，这是因为他们想要这样做。而且，如果您需要了解更多信息，您也许可以轻而易举地找到一份工作，也许他们仍然在那里并且可能会和您在一起，但是我希望他们退休。
很久以来，有关各方的答案可能就这些年前的谁说什么以及何时说而有所不同。但是，当尝试采用32位指令集并将子集映射到16位指令以使每单位空间的指令数量加倍时，同时尝试使其足够丰富而又不会大大增加每个任务的指令数量，从而限制了大多数指令对于较低的通用寄存器来说，这样的架构似乎是一个显而易见的设计选择。我将不得不重新审视等效的MIPS，以查看他们所做的事情，我希望他们做同样的事情。同样，我还必须重新访问risc-v和其他任何做过同样事情的人。
了解这是一种设计选择，而不是任何要求。